Cahier de texte PCSI3 2016-2017

Cahier de texte PCSI3 2016-2017
Lundi 05 septembre 2016
Pas d’activité expérimentale
 8h-10h
Chapitre 0.
Analyse dimensionnelle
1. Dimension d’une grandeur physique
2. Dimensions de base
3. Equation aux dimensions
4. Homogénéité d’une expression
Unités SI
1. Unité SI
2. Unité secondaires
Présentation d’un résultat numérique
1. Notation scientifique
2. chiffres significatifs
Données complémentaires (lettres grecques, constantes fondamentales)
TD0. Questions 1 à 13.
Documents distribués
- TD0
- Cours 0
- Notion d’incertitudes
- TD incertitudes
- Mémo incertitudes
 10h-12h (en demi classe)
Notions d’incertitudes (cours)
1. Vocabulaire
2. Notion d’erreur
2.1. Exemple
2.2. Erreurs systématique et aléatoire
3. Présentation d’un résultat
4. Incertitude de type A
5. Incertitude de type B
6. Incertitude élargie
7. Propagation des incertitudes
8. Bilan
TD. Exercices 1, 3 et 4 (évaluation d’incertitudes sur des exemples que l’on rencontrera en TP)
Mardi 6 septembre 2016
 8h-10h
Chapitre 1. Oscillateur harmonique à un degré de liberté
Pourquoi ?

1. L’oscillateur
1.1 Système étudié
1.2 Etude qualitative du mouvement et construction de la force de rappel du ressort
1.3 Mise en équation du mouvement
2. Résolution de l’équation différentielle
2.1 Résolution mathématique
a. Solution particulière
b. Solution sans second membre / homogène
c. Solution totale
2.2. Solution finale grâce aux conditions initiales
2.3. Mise sous forme canonique (écart à la position d’équilibre)
2.4. Caractéristiques du mouvement
Documents distribués
- TD1
- Figures de cours
- Capacités exigibles du chapitre
- Fiches : Trigonométrie, Dérivation, Rappels de géométrie
 13h-14h et 14h-15h
Chapitre 1. Oscillateur harmonique à un degré de liberté
2.4. Caractéristiques du mouvement
Influence du déphasage
3. Aspects énergétiques
3.1. Energie potentielle élastique
3.2. Bilan mécanique sur le système étudié
a. Energie potentielle élastique
b. Energie cinétique
c. Energie mécanique
Bilan
TD0. Questions 14 à 20
Travail à faire pour le 7/09/2016 : préparer TD1 (ex 1 et 2)
Mercredi 7 septembre 2016
 TD1. Oscillateur harmonique.
Exercice 1. Questions de cours + représentation de signaux harmoniques
Exercice 2. Oscillateur vertical
Exercice 2bis. Oscillateur sur un support en pente
Exercice 3. Masse entre 2 ressorts (début)
Documents distribués
- Activité expérimentale 1 (énoncé, annexe)
- Correction sur la représentation de signaux harmoniques (effet du déphasage)
- Fiche « Trame générale de résolution d’exercice en physique »
A faire pour le 11/09/2016
Exercices 3 et 4 TD1
Lire énoncé de TP

Lundi 12 septembre 2016
8h-12h
 Activité expérimentale 1. Groupe 1
- Prise en main des instruments d’électronique (GBF, oscilloscope)
- Mesure de résistances
- Introduction à la notion de modélisation
- Premiers calculs d’incertitudes (résistance, tension, courant, épaisseur du trait de l’oscilloscope)
13h-15h
 TD1. Oscillateur harmonique.
Exercice 3. Fin
 Chapitre 2. Propagation d’un signal
1. Qu’est-ce qu’un signal ?
1.1. Exemples de signaux en physique
1.2. Caractéristiques d’un signal
1.3. Ordres de grandeurs
2. Propagation d’un signal
2.1. Modèle de l’onde progressive
a. Description spatiale
b. Description temporelle
2.2. Onde progressive harmonique
Documents distribués
- TD2. Propagation d’un signal
- Figures de cours
- Compétences exigibles
- Annexe de cours. Timbre et hauteur d’un son
Travail à faire pour le 14/09/2016
- Exercices 1, 2, 3 (TD2)
Mardi 13 septembre 2016
8h-10h
 Chapitre 2. Propagation d’un signal
3. Ondes stationnaires
3.1. Mise en évidence (expérimentale avec la corde de Melde + animation avec deux OPH se
propageant en sens inverse)
3.2. Construction de l’onde stationnaire
3.3. Corde entre 2 points fixes. Notion de mode propre.
13h-14h et 14h-15h
 TD1. Oscillateur harmonique.
Exercice 5. Oscillateur avec glissement le long d’un rail (Approches PFD et énergétique)
TD2. Propagation d’un signal.
Exercice 1. Questions de cours début
Mercredi 14 septembre 2016
 TD2. Propagation d’un signal

Exercice 1. Questions de cours (fin)
Exercice 2. Calculs de la valeur moyenne de t->cos(ωt), t->sin(ωt), t->Acos(ωt+φ), t->cos²(ωt) et t-
>sin²(ωt)
Exercice 3. Détermination de la vitesse du son à partir d’enregistrements expérimentaux avec
microphones.
Exercice 4. Son émis par un tuyau d’orgue (Ondes stationnaires, conditions aux limites, nœuds,
ventres)
Travail à faire pour le 21/09/2016
- Exercice 5 et 6 du TD2
Lundi 19 septembre 2016
8h-12h
 Activité expérimentale 1. Groupe 2
- Prise en main des instruments d’électronique (GBF, oscilloscope)
- Mesure de résistances
- Introduction à la notion de modélisation
- Premiers calculs d’incertitudes (résistance, tension, courant, épaisseur du trait de l’oscilloscope)
Mardi 20 septembre 2016
8h-10h
 Chapitre 3. Superposition d’ondes. Interférences et battements
1. Contexte
1.1. Mise en évidence du phénomène d’interférences sur différents signaux
1.2. Hypothèses de l’interférométrie à 2 ondes
2. Généralités sur la sommation de signaux
2.1. Représentation de vecteurs de Fresnel
2.2. Sommation de 2 vecteurs de Fresnel
2.3. Sommation analytique (trigonométrie)
3. Interférences
3.1. Notion d’interférences
Déphasage, différence de marche, conditions d’interférences constructives/destructives sur ϕ
ou δ
3.2. Notions de franges d’interférences
4. Phénomènes de battements
4.1. Battements de 2 signaux de fréquences proches
4.2. Interprétation avec les vecteurs de Fresnel
- Documents distribués
o TD3
o Capacités exigibles
o Figures de cours
o Devoir maison 1 à rendre pour le mardi 04/10
13h-14h et 14h-15h
 TD2. Propagation d’un signal
Exercice 5. Modes propres dans une corde de guitare
Exercice 6. Corde de Melde (début)
- Travail à faire pour le 21/09 : terminer exercice 6 TD2

Mercredi 21 septembre 2016
14h-16h
 TD2. Propagation d’un signal
Exercice 6. Corde de Melde (fin)
 TD3. Superposition de signaux
1. Questions de cours
2. Interférences d’ondes sonores par écho (calcul du signal résultant de la superposition +
caractérisation direct des interférences avec la différence de marche)
- Travail à faire pour le 26/09 :
Exercices 4 et 5 TD3
16h-17h
 Séance de préparation au DS1
Documents distribués : erreurs à éviter, conseils de rédaction, extrait DS1 2015
Jeudi 22 septembre 2016
 Séance de préparation au DS1
Documents distribués : erreurs à éviter, conseils de rédaction, extrait DS1 2015
Lundi 26 septembre 2016
8h-12h
 Activité expérimentale 2. Groupe 1
- Mesure de la vitesse d’ondes ultra-sonores
o mesure de longueurs d’ondes (par mesures de déphasage)
o détermination de c
o calculs d’incertitudes (protocole, instrument et statistique)
o recherches notices constructeurs (incertitudes)
o mesure de c avec un signal carré (mesure d’un retard), protocole à définir
o battements : obtention des battements avec deux émetteurs US de fréquences voisines
et caractérisation : analyse de Fourier du signal
13h-15h
 TD3. Superposition de signaux
Exercice 4. Battements. Détermination des fréquences qui constituent un signal de battements
Exercice 5. Interférences vs Ondes stationnaires (calcul complet + caractérisation direct par la
différence de marche)
 Chapitre4. Optique géométrique 1. Les bases, modélisation de la lumière.
1. Contexte
1.1. Introduction (les différentes façons de modéliser la lumière)
1.2. Les différentes sources de lumière
a. Lampe spectrale
b. Laser
c. Lampe à incandescence
1.3. Milieux de propagation
a. Propriétés des milieux
b. Indice optique d’un milieu
c. Effet d’une interface sur la longueur d’onde